高速磁浮列車最優(yōu)速度曲線及其跟蹤控制研究.pdf

1、高速磁浮列車是未來交通的重要發(fā)展方向之一。本文以德國高速磁浮列車系統(tǒng)為研究對象，以實現(xiàn)列車安全正點、舒適節(jié)能地自動駕駛為目標(biāo)，對列車運(yùn)行的最優(yōu)速度曲線及其跟蹤控制問題以及與此相關(guān)的問題進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容如下。 (1)為了便于分析和求解磁浮列車的運(yùn)行規(guī)律，采用擬和方法對磁浮列車運(yùn)行的非線性動力學(xué)模型進(jìn)行了近似處理，得到了適用于相同類型而不同編組列車系統(tǒng)的統(tǒng)一的近似動力學(xué)模型，并給出了隱式解析解的通用表達(dá)形式。研究了恒力作用下

2、列車運(yùn)行的規(guī)律，并給出了已知列車運(yùn)行規(guī)律求解控制力的迭代搜索算法。 (2)系統(tǒng)地分析了磁浮列車的雙限速度防護(hù)問題，提出了基于動力學(xué)模型的安全速度防護(hù)曲線的求解算法，確定了列車運(yùn)行的安全速度域。研究了列車速度越界后的防護(hù)措施，并給出了列車超速防護(hù)下的渦流制動切換算法。 (3)基于磁浮列車的動力學(xué)模型，以安全、舒適為約束條件，分別求解了最短時間和最小能量的最優(yōu)控制問題，在理論分析的基礎(chǔ)上給出了工程化求解方法。針對最小能量控制

3、下確定惰行切換點的關(guān)鍵問題，給出了兩種求解方法。基于求解不同定時條件下的最小能量得到了能耗隨運(yùn)行時間變化的曲線，為鋪畫列車運(yùn)行圖提供了重要的依據(jù)。 (4)利用反饋線性化技術(shù)，處理了磁浮列車系統(tǒng)的非線性動力學(xué)模型，設(shè)計了非線性補(bǔ)償器和PI控制器。仿真結(jié)果表明，所設(shè)計的控制系統(tǒng)實現(xiàn)了列車速度良好地跟蹤目標(biāo)速度曲線。 (5)在分析幾種典型軌道交通的列車自動控制系統(tǒng)特點的基礎(chǔ)上，提出了一種更完善、安全性和可靠性更高的新型運(yùn)行控制